CN113675227A - 半导体装置和制造半导体装置的方法 - Google Patents

半导体装置和制造半导体装置的方法 Download PDF

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Abstract

半导体装置和制造半导体装置的方法。一种半导体装置，包括：间隔件衬底，包括：间隔件电介质；间隔件顶部端子，在间隔件衬底的顶侧上；间隔件底部端子，在间隔件衬底的底侧上；及间隔件通孔，在间隔件电介质中且与间隔件顶部端子和间隔件底部端子耦合；第一透镜衬底，在第一间隔件衬底上方，第一透镜衬底包括：第一透镜电介质；第一透镜；第一透镜顶部端子，在第一透镜电介质的顶侧上；第一透镜底部端子，在第一透镜电介质的底侧上；及第一透镜通孔，在第一透镜电介质中且与第一透镜顶部端子和第一透镜底部端子耦合；透镜保护器，在第一透镜电介质上方邻近于第一透镜；及第一互连件，与间隔件顶部端子和第一透镜底部端子耦合。

Description

半导体装置和制造半导体装置的方法
技术领域
本发明大体上涉及电子装置，且更明确地说涉及半导体装置和制造半导体装置的方法。
背景技术
先前的半导体封装和用于形成半导体封装的方法是不适当的，例如，导致成本过大、可靠性降低、性能相对低或封装大小过大。通过比较此类方法与本公开并参考图式，所属领域的技术人员将清楚常规和传统方法的其它限制和缺点。
发明内容
根据本发明的态样，一种半导体装置，其包括：间隔件衬底，其包括，间隔件电介质；间隔件顶部端子，其在所述间隔件衬底的顶侧上；间隔件底部端子，其在所述间隔件衬底的底侧上；以及间隔件通孔，其在所述间隔件电介质中且与所述间隔件顶部端子和所述间隔件底部端子耦合；第一透镜衬底，其在所述第一间隔件衬底上方，所述第一透镜衬底包括，第一透镜电介质；第一透镜；第一透镜顶部端子，其在所述第一透镜电介质的顶侧上；第一透镜底部端子，其在所述第一透镜电介质的底侧上；以及第一透镜通孔，其在所述第一透镜电介质中且与所述第一透镜顶部端子和所述第一透镜底部端子耦合；透镜保护器，其在所述第一透镜电介质上方邻近于所述第一透镜；以及第一互连件，其与所述间隔件顶部端子和所述第一透镜底部端子耦合。在半导体装置中，所述第一透镜和所述第一透镜电介质包括相同材料。在半导体装置中，所述第一透镜和所述第一透镜电介质包括不同材料。半导体装置进一步包括接触所述第一透镜衬底的横向侧和所述间隔件衬底的电介质壁的囊封剂。半导体装置进一步包括：第二透镜衬底，其中所述间隔件衬底在所述第二透镜衬底上方，所述第二透镜衬底包括：第二透镜电介质；第二透镜，其在所述第二透镜电介质上方；第二透镜顶部端子，其在所述第二透镜电介质的顶侧上；第二透镜底部端子，其在所述第二透镜电介质的底侧上；以及第二透镜通孔，其在所述第二透镜电介质中且与所述第二透镜顶部端子和所述第二透镜底部端子耦合；以及第二互连件，其与所述第二透镜顶部端子和所述衬底底部端子耦合。半导体装置进一步包括：基座衬底，其中所述第一透镜衬底在所述基座衬底上方，所述基座衬底包括：电介质结构；导电结构，其在所述电介质结构中；以及电子组件，其在所述电介质结构上方，其中所述电子组件与所述导电结构电耦合。半导体装置进一步包括：基座囊封剂，其在所述电介质结构上方且接触所述电子组件的横向侧；囊封剂顶部端子，其在所述囊封剂的顶侧上；以及囊封剂通孔，其在所述囊封剂中，与所述囊封剂顶部端子耦合；以及第二互连件，其与所述间隔件底部端子和所述囊封剂顶部端子耦合。半导体装置进一步包括在所述电子组件上方在所述电子组件和所述第一透镜之间的盖子。
根据本发明的另一态样，一种半导体装置，其包括：第一透镜衬底，其包括：第一透镜电介质；第一透镜，其在所述第一透镜电介质上方；以及透镜顶部端子，其在所述第一透镜电介质的顶侧上；间隔件衬底，其在所述第一透镜衬底上方，所述间隔件衬底包括：间隔件电介质；间隔件顶部端子；以及间隔件底部端子；第二透镜衬底，其在所述间隔件衬底上方，所述第二透镜衬底包括：第二透镜电介质；第二透镜，其在所述第二透镜电介质上方；以及透镜底部端子，其在所述第二透镜电介质的底侧上；第一互连件，其与所述透镜顶部端子和所述间隔件底部端子耦合；以及第二互连件，其与所述间隔件顶部端子和所述透镜底部端子耦合；其中所述第一透镜具有第一光学特性，且所述第二透镜具有不同于所述第一光学特性的第二光学特性。半导体装置进一步包括囊封剂，所述囊封剂接触所述第一透镜衬底的横向侧、所述第二透镜衬底的横向侧，以及所述间隔件衬底的电介质壁。半导体装置进一步包括在所述第二透镜衬底的顶侧上且邻近于所述第二透镜的透镜保护器。半导体装置进一步包括接触所述透镜保护器的顶侧的囊封剂。半导体装置进一步包括：基座单元，其中所述第一透镜衬底在所述基座单元上方，所述基座单元包括在所述基座单元的顶侧上的基座顶部端子；以及第三互连件，其与所述基座顶部端子以及所述第一透镜电介质的底侧上的第一透镜衬底底部端子耦合。在半导体装置中，所述基座单元包括再分布层(RDL)衬底。在半导体装置中，所述基座单元包括预成型衬底。半导体装置进一步包括在所述基座单元和所述第一透镜衬底之间的底部填充物。
根据本发明的又另一态样，一种制造半导体装置的方法，其包括：提供具有第一透镜的第一透镜衬底；提供朝向所述第一透镜衬底的第一间隔件衬底；以及利用第一互连件耦合所述第一透镜衬底和所述第一间隔件衬底；其中：所述第一透镜衬底包括第一透镜通孔和耦合到所述第一透镜通孔的第一透镜端子；所述第一间隔件衬底包括第一间隔件通孔和耦合到所述第一间隔件通孔的第一间隔件端子；以及所述第一互连件使所述第一透镜端子与所述第一间隔件端子耦合。方法进一步包括在所述第一透镜衬底的横向侧上方以及所述第一间隔件衬底的电介质壁上方提供囊封剂。方法进一步包括：提供具有电子组件的基座单元；利用基座互连件耦合所述基座单元和所述第一透镜衬底；其中利用所述基座互连件的所述耦合使所述电子组件与所述第一透镜对准。方法进一步包括：在所述基座单元和所述第一透镜衬底之间提供底部填充物。
附图说明
图1展示实例半导体装置的横截面图。
图2A到2M展示用于制造实例半导体装置的实例方法的横截面图。
图3展示实例半导体装置的横截面图。
具体实施方式
以下论述提供半导体装置以及制造半导体装置的方法的各种实例。此类实例是非限制性的，且所附权利要求书的范围不应限于所公开的特定实例。在下文论述中，术语“实例”和“例如”是非限制性的。
各图示出大体构造方式，且可能省略众所周知的特征和技术的描述和细节以免不必要地混淆本公开。另外，图式中的元件未必按比例绘制。举例来说，各图中的一些元件的尺寸可能相对于其它元件夸示，以帮助改进对本公开中论述的实例的理解。不同图中的相同参考标号表示相同元件。
术语“或”表示由“或”连接的列表中的项目中的任何一个或多个项目。作为实例，“x或y”表示三要素集合{(x),(y),(x、y)}中的任何要素。作为另一实例，"x、y或z"表示七要素集合{(x),(y),(z),(x、y),(x、z),(y、z),(x、y、z)}中的任何要素。
术语“包括”和/或“包含”为“开放”术语，并且指定所陈述特征的存在，但并不排除一个或多个其它特征的存在或添加。在本文中可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，并且这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用以将一个元件与另一元件区分开来。因此，例如，在不脱离本公开的教示的情况下，可将本公开中论述的第一元件称为第二元件。
除非另外指定，否则术语“耦合”可以用于描述彼此直接接触的两个元件或描述通过一个或多个其它元件间接连接的两个元件。例如，如果元件A耦合到元件B，则元件A可以直接接触元件B或通过介入元件C间接连接到元件B。类似地，术语“在……上方”或“在……上”可以用于描述彼此直接接触的两个元件或描述通过一个或多个其它元件间接连接的两个元件。
在一个实例中，一种半导体装置包括：间隔件衬底，其包括间隔件电介质；间隔件顶部端子，其在所述间隔件衬底的顶侧上；间隔件底部端子，其在所述间隔件衬底的底侧上；以及间隔件通孔，其在所述间隔件电介质中且与所述间隔件顶部端子和所述间隔件底部端子耦合。所述半导体装置还包括第一间隔件衬底上方的第一透镜衬底，所述第一透镜衬底包括：第一透镜电介质、第一透镜、在所述第一透镜电介质的顶侧上的第一透镜顶部端子、在所述第一透镜电介质的底侧上的第一透镜底部端子，以及在所述第一透镜电介质中且与所述第一透镜顶部端子和所述第一透镜底部端子耦合的第一透镜通孔。此外，所述半导体装置包括：透镜保护器，其在所述第一透镜电介质上方邻近于所述第一透镜；以及第一互连件，其与所述间隔件顶部端子和所述第一透镜底部端子耦合。
在另一实例中，一种半导体装置包括第一透镜衬底，所述第一透镜衬底包括：第一透镜电介质、在所述第一透镜电介质上方的第一透镜，以及在所述第一透镜电介质的顶侧上的透镜顶部端子。所述半导体装置还包括在所述第一透镜衬底上方的间隔件衬底，所述间隔件衬底包括间隔件电介质、间隔件顶部端子和间隔件底部端子。所述半导体装置还包括在所述间隔件衬底上方的第二透镜衬底，所述第二透镜衬底包括第二透镜电介质、在所述第二透镜电介质上方的第二透镜，以及在所述第二透镜电介质的底侧上的透镜底部端子。此外，所述半导体装置包括：第一互连件，其与所述透镜顶部端子和所述间隔件底部端子耦合；以及第二互连件，其与所述间隔件顶部端子和所述透镜底部端子耦合，其中所述第一透镜具有第一光学特性，且所述第二透镜具有不同于所述第一光学特性的第二光学特性。
在另一实例中，一种用以制造半导体装置的方法，包括：提供具有第一透镜的第一透镜衬底；提供朝向所述第一透镜衬底的第一间隔件衬底；以及利用第一互连件耦合所述第一透镜衬底和所述第一间隔件衬底。所述第一透镜衬底包括第一透镜通孔和耦合到所述第一透镜通孔的第一透镜端子，所述第一间隔件衬底包括第一间隔件通孔和耦合到所述第一间隔件通孔的第一间隔件端子，且所述第一互连件使所述第一透镜端子与所述第一间隔件端子耦合。
其它实例包含于本公开中。在图式、权利要求书或本公开的说明书中可以找到此类实例。
图1展示实例半导体装置1000的横截面图。在图1所示的实例中，半导体装置1000可包括透镜单元100和基座单元200。透镜单元100可包括透镜衬底110、130或150、间隔件衬底120或140、透镜保护器160、囊封剂170或底部填充物180。
透镜衬底110、130或150可包括电介质111、131或151和自对准特征，例如通孔112、132或152、透镜顶部端子113、133或153、透镜底部端子114、134或154，或者互连件115、135或155。电介质111、131或151可包括透镜111a、131a或151a，或者与透镜111a、131a或151a耦合。间隔件结构120或140可包括电介质壁121或141和自对准特征，例如通孔122或142、间隔件顶部端子123或143、间隔件底部端子124或144，或者互连件125或145。在一些实例中，间隔件衬底120或140可包括间隔件电介质121或141、在间隔件衬底120或140的顶侧上的间隔件顶部端子123或143、在间隔件衬底120或140的底侧上的间隔件底部端子124或144，以及在间隔件电介质121或141中且与间隔件顶部端子123或143和间隔件底部端子124或144耦合的间隔件通孔122或142。
自对准特征的提供可允许当透镜衬底110、130或150和间隔件结构120或140经由所述自对准特征彼此耦合时透镜111a、131a或151a彼此自动对准。在一些实例中，自对准特征不穿过透镜单元100或在透镜单元100内传导电信号。在一些实例中，透镜衬底110、130或150可在间隔件衬底120或140上方，或者可朝向间隔件衬底120或140。透镜衬底110、130或150可包括透镜电介质111、131或151、透镜111a、131a或151a、在透镜电介质111、131或151的顶侧上的透镜顶部端子113、133或153，以及在透镜电介质111、131或151中且与透镜顶部端子113、133或153及透镜底部端子114、134或154耦合的透镜通孔112、132或152。
基座单元200可包括基座衬底210、电子组件220、接口元件223、囊封剂230、盖子260、基座底部端子270和自对准特征，例如垂直互连件240或囊封剂230的顶侧上的基座顶部端子250。在一些实例中，通孔或垂直互连件240可与囊封剂230的顶侧上的基座顶部端子250耦合。透镜衬底110、130或150可在基座衬底210上方。基座衬底210可包括具有一个或多个电介质层的电介质结构211，以及具有一个或多个导电层的导电结构212。囊封剂230可在电介质结构211上方且可接触电子组件220的侧部。电子组件220可包括端子221和接口元件223。内部互连件222可使电子组件220与基座衬底210的导电结构212耦合。
自对准特征的提供可允许当透镜单元100和基座单元200经由所述自对准特征耦合在一起时透镜111a、131a或151a与盖子260或与接口元件223自动对准。在一些实例中，自对准特征不在透镜单元100和基座单元200之间传导电信号。
基座单元200的基座衬底210、囊封剂230、垂直互连件240、基座顶部端子250、盖子260和基座底部端子270可包括或被称作半导体封装，且当与透镜单元100组合时可被称为半导体封装1001或封装1001。封装1001可为电子组件220提供保护使其免受外部元件或环境暴露的影响。半导体封装1001可以提供外部组件与电子组件220之间的电耦合。
图2A到图2M展示用于制造实例半导体装置的实例方法的横截面图。图2A展示在早期制造阶段处的半导体装置1000的横截面图。在图2A中所展示的实例中，透镜衬底110的底侧110y可附接到载体10。尽管展示附接到载体10的一个透镜衬底110，但多个透镜衬底110可布置和附接在载体10上以在逐行方向中或逐列方向中彼此间隔开。
透镜衬底110可包括电介质111、通孔112、透镜顶部端子113、透镜底部端子114和互连件115。电介质111的顶侧和底侧可分别沿着透镜衬底110的顶侧110x或底侧110y。透镜111a可大致定位在电介质111的顶侧110x或底侧110y的中心处。透镜111a可向上伸出或可向下凹入到电介质111中。透镜111a可与透镜衬底110成一体式，或者可形成或耦合于透镜衬底110上。在一些实例中，透镜111a和电介质111可成一体式或可包括相同材料。在一些实例中，透镜111a和电介质111可彼此不同或可包括不同材料。电介质111可以是在透镜111a的外部边缘处具有大体上平面顶侧110x和底侧110y的面板。电介质111可包括或被称作玻璃、硅、塑料或透明材料。电介质111可具有约1毫米(mm)到约1,000mm范围内的宽度，或者约1微米(μm)到约100μm范围内的厚度。电介质111可以是允许透镜衬底110维持在大体上平面状态的芯层。
通孔112可在电介质111的顶侧和底侧110x和110y处暴露以使透镜顶部端子113与透镜底部端子114耦合。在一些实例中，通孔112可包括或被称作穿玻璃通孔(throughglass via，TGV)、穿硅通孔(through silicon via，TSV)、导电通孔或导电柱。在一些实例中，通孔112可包括金属材料，例如铜、铁、镍、金、银、钯或锡。在一些实例中，通孔112可包括绝缘材料，例如插塞材料。在一些实例中，通孔112可具有约1μm到约100mm范围内的厚度。
透镜顶部端子113可设置在电介质111的顶侧110x上，且透镜底部端子114可设置在电介质111的底侧110y上。透镜顶部端子113和透镜底部端子114可设置成具有行或列的矩阵配置。在一些实例中，透镜顶部端子113和透镜底部端子114可包括或被称作导电焊盘、导电衬垫、布线衬垫或微衬垫。在一些实例中，透镜顶部端子113和透镜底部端子114可包括铜、铁、镍、金、银、钯或锡。在一些实例中，透镜顶部端子113或透镜底部端子114可具有约1μm到约100mm范围内的厚度、宽度或间距。
互连件115可耦合到透镜底部端子114的底侧。互连件115可包括锡(Sn)、银(Ag)、铅(Pb)、铜(Cu)、Sn-Pb、Sn37-Pb、Sn95-Pb、Sn-Pb-Ag、Sn-Cu、Sn-Ag、Sn-Au、Sn-Bi或Sn-Ag-Cu。举例来说，互连件115可由含焊料的导电材料经由球落工艺(ball-drop process)继之以执行回焊工艺而提供到透镜底部端子114的底侧。互连件115可包括或被称作导电球(例如焊球)、导电柱(例如铜柱)，或具有位于铜柱上的焊料盖的导电柱。互连件115可具有约1μm到约10mm范围内的直径。
载体10可为大体上平面的。在一些实例中，载体10可包括或被称作板、晶片、面板、半导体或条带。在一些实例中，载体10可包括钢、不锈钢、铝、铜、陶瓷、玻璃或晶片。载体10可具有约10mm到约10,000mm范围内的宽度，和约1mm到约1,000mm范围内的厚度。载体10可用以在透镜衬底110的附接、间隔件衬底120和140的放置、透镜衬底130和150的放置以及透镜保护器160的附接期间整体地搬运多个组件。载体10可通常应用于本公开的一些实例。
临时接合膜11可设置在载体10的一侧上。临时接合膜11可接合到电介质111的底侧110y以覆盖透镜底部端子114和互连件115。临时接合膜11可与电介质111的底侧110y、透镜底部端子114和互连件115接触。临时接合膜11可包括热可释放胶带或膜或者光可释放胶带或膜，其中可通过热或光来削弱或移除粘着性。在一些实例中，可通过物理或化学外力来削弱或移除临时接合膜11的粘着性。临时接合膜11的厚度可在约1μm到约10mm的范围内。临时接合膜11可允许载体10在稍后阶段分离。临时接合膜11可通常应用于本公开的一些实例。
图2B展示在稍后制造阶段的半导体装置1000的横截面图。在图2B中所展示的实例中，间隔件衬底120的互连件125可耦合到透镜衬底110的透镜顶部端子113以使透镜衬底110与间隔件衬底120耦合。间隔件衬底120可包括电介质壁121、通孔122、间隔件顶部端子123、间隔件底部端子124、互连件125和间隔件腔126。间隔件腔126可穿透间隔件衬底120的顶侧120x和底侧120y。间隔件腔126可设置在间隔件衬底120的中心部分处。间隔件衬底120的电介质壁121可限定环形形状，例如圆形环或矩形环。透镜衬底110的透镜111a可穿过间隔件衬底120的间隔件腔126暴露。间隔件衬底120可调整例如透镜衬底110和透镜衬底130之间的距离。在一些实例中，间隔件衬底120可具有约1μm到约100mm范围内的厚度。
在一些实例中，间隔件衬底120可包括或被称作层压物衬底、预成型衬底、印刷电路板、腔衬底印刷线路板、单层或多层衬底、贯穿孔衬底、玻璃环氧树脂衬底、聚酰亚胺衬底、聚酯衬底、模制塑料衬底或陶瓷衬底。
在一些实例中，电介质壁121可具有大体上平面的顶侧和底侧。电介质壁121的顶侧和底侧可分别沿着间隔件衬底120的顶侧和底侧120x和120y。在一些实例中，穿透间隔件衬底120的顶侧120x和底侧120y的间隔件腔126可设置在电介质壁121的中心部分处。电介质壁121可包括或被称作一个或多个电介质层。在一些实例中，此些电介质层中的一个或多个可包括或被称作芯层，例如纤维加强型芯层。在一些实例中，电介质壁121可包括环氧树脂、酚醛树脂、纤维玻璃加强型环氧树脂、聚酰亚胺、聚酯、环氧模制化合物或陶瓷。电介质壁121可允许间隔件衬底120维持在大体上平面状态。
通孔122可在电介质壁121的顶侧120x和底侧120y处暴露以将间隔件顶部端子123耦合到间隔件底部端子124。在一些实例中，通孔122可包括或被称作导电通孔或导电柱。在一些实例中，通孔122可包括延伸穿过电介质壁121的垂直电线。在一些实例中，通孔122可在对应特征、元件、材料或构形方面类似于通孔112。
间隔件顶部端子123可设置在电介质壁121的顶侧120x上，且间隔件底部端子124可设置到电介质壁121的底侧120y。间隔件顶部端子123可包括或被称作通孔122的衬垫、凸块下金属层(under-bump-metallurgy，UBM)或顶侧。间隔件底部端子124可包括或被称作通孔122的衬垫、UBM或底侧。在一些实例中，间隔件顶部端子123或间隔件底部端子124可在对应特征、元件、材料或构形方面类似于透镜顶部端子113或透镜底部端子114。
互连件125可耦合到间隔件底部端子124的底侧。在一些实例中，互连件125可在对应特征、元件、材料或构形方面类似于互连件115。
在一些实例中，间隔件衬底120可由拾取与放置(pick-and-place)设备拾取，且接着放置在透镜衬底110的顶侧上。接下来，间隔件衬底120的互连件125可使用批量回焊工艺、热压缩工艺或激光辅助接合工艺连接到透镜衬底110的透镜顶部端子113。当互连件125连接到透镜顶部端子113时，间隔件衬底120可在透镜衬底110上自动对准。
图2C展示在稍后制造阶段的半导体装置1000的横截面图。在图2C中所展示的实例中，底部填充物127可设置于透镜衬底110和间隔件衬底120之间。在一些实例中，底部填充物127可通过毛细作用注入或吸收到透镜衬底110的顶侧110x和间隔件衬底120的底侧120y之间的间隙中，且接着可固化。在一些实例中，底部填充物127可首先被施配以覆盖透镜衬底110的透镜顶部端子113，且间隔件衬底120的互连件125可接着穿透底部填充物127以耦合到透镜顶部端子113。在一些实例中，底部填充物127可包括或被称作粘合剂、电介质或不导电膏体。在一些实例中，底部填充物127可包括无填料树脂。底部填充物127可防止间隔件衬底120归因于物理或化学震动而与透镜衬底110断开电连接。
图2D展示在稍后制造阶段的半导体装置1000的横截面图。在图2D中所展示的实例中，透镜衬底130的互连件135可耦合到间隔件衬底120的间隔件顶部端子123。透镜衬底130可由拾取与放置设备在载体20附接到透镜衬底130的顶侧130x的状态中拾取，且接着放置在间隔件衬底120的顶侧120x上或上方。在一些实例中，透镜衬底130的互连件135可使用批量回焊工艺、热压缩工艺或激光辅助接合工艺连接到间隔件衬底120的间隔件顶部端子123。当互连件135连接到间隔件顶部端子123时，透镜衬底130可在间隔件衬底130上自动对准。
透镜衬底130可包括电介质131、通孔132、透镜顶部端子133、透镜底部端子134和互连件135。电介质131可包括透镜131a或与透镜131a耦合。在一些实例中，透镜衬底130或透镜131a可在对应特征、元件、材料或构形方面类似于透镜衬底110或透镜111a。例如放大率、滤光性或焦距等透镜131a的光学特性可以与透镜111a的光学特性相同或不同。在一些实例中，透镜衬底130可在间隔件衬底120上方，且间隔件衬底120可在透镜衬底110上方以在透镜111a上方且与透镜111a对准而提供透镜131a。
载体20可包括设置在其底侧上的临时接合膜21。载体20可通过临时接合膜21附接到透镜衬底130的顶侧130x。载体20用以搬运透镜衬底130。载体20可通常应用于本公开的一些实例。载体20或临时接合膜21可在对应特征、元件、材料或构形方面类似于载体10或临时接合膜11。
图2E展示在稍后制造阶段的半导体装置1000的横截面图。在图2E中所展示的实例中，底部填充物137可设置于间隔件衬底120和透镜衬底130之间。在一些实例中，底部填充物137可通过毛细作用注入或吸收到间隔件衬底120的顶侧120x和透镜衬底130的底侧130y之间的间隙中，且接着可固化。底部填充物137可类似于底部填充物127。
图2F展示在稍后制造阶段的半导体装置1000的横截面图。在图2F中所展示的实例中，可从透镜衬底130的顶侧130x移除载体20。临时接合膜21可与透镜衬底130分离，同时仍然附接到载体20。在一些实例中，可通过热、光、化学溶液或物理外力移除或削弱临时接合膜21的粘着性。相应地，透镜衬底130的顶侧130x可暴露。
图2G展示在稍后制造阶段的半导体装置1000的横截面图。在图2G中所展示的实例中，间隔件衬底140的互连件145可与透镜衬底130的透镜顶部端子133耦合。间隔件衬底140可包括电介质壁141、通孔142、间隔件顶部端子143、间隔件底部端子144、互连件145、间隔件腔146和底部填充物147。间隔件衬底140可穿过间隔件腔146暴露透镜衬底130的透镜131a。
间隔件衬底140可在对应特征、元件、材料或构形方面类似于间隔件衬底120。将互连件145连接到透镜顶部端子133的过程可类似于图2B中展示的将互连件125连接到透镜顶部端子113的过程。底部填充物147可类似于图2C中展示的底部填充物127。
图2H展示在稍后制造阶段的半导体装置1000的横截面图。在图2H中所展示的实例中，透镜衬底150的互连件155可耦合到间隔件衬底140的间隔件顶部端子143。透镜衬底150可包括电介质151、通孔152、透镜顶部端子153、透镜底部端子154和互连件155。电介质151可包括透镜151a或与透镜151a耦合。在一些实例中，互连件135或155可使间隔件顶部端子123或143与透镜底部端子134或154耦合。在一些实例中，透镜衬底150或透镜151a可在对应特征、元件、材料或构形方面类似于透镜衬底110或透镜111a。例如放大率、滤光性或焦距等透镜151a的光学特性可以与透镜111a或透镜131a的光学特性相同或不同。
图2I展示在稍后制造阶段的半导体装置1000的横截面图。在图2I中所展示的实例中，透镜保护器160可附接到透镜衬底150。在一些实例中，透镜保护器160可在透镜电介质111、131或151上方邻近于透镜111a、131a或151a。
透镜保护器160可包括透镜腔162。透镜腔162可在透镜保护器160的顶侧160x和底侧160y处暴露。在一些实例中，透镜腔162可设置在透镜保护器160的中心部分处。透镜保护器160可限定环形形状，例如圆形环或矩形环。透镜保护器160可穿过透镜腔162暴露透镜151a。透镜腔162可具有类似于间隔件腔126的宽度。
在一些实例中，透镜保护器160可由拾取与放置设备拾取且接着放置在粘合剂161的设置到透镜衬底150的顶侧150x的一侧上。透镜保护器160的底侧160y可通过粘合剂161粘合到透镜衬底150的顶侧150x。在一些实例中，透镜保护器160可具有约100μm到约100mm范围内的厚度。透镜保护器160可防止透镜151a向上突出以保护透镜151a的顶部或侧部。在一些实例中，粘合剂161可包括或被称作环氧树脂材料、金属材料或KOVAR合金。在一些实例中，粘合剂161可类似于底部填充物127。
在一些实例中，透镜保护器160可由例如聚合物等电绝缘材料或例如金属等导电材料制成。透镜保护器160可包括或被称作透镜保护结构或透镜保护层。在一些实例中，透镜保护器160可类似于间隔件衬底120或间隔件衬底140。举例来说，透镜保护器160可包括类似于间隔件衬底120或140的电介质壁121或电介质壁141的电介质壁，但不必包括类似于通孔122或142的通孔。
图2J展示在稍后制造阶段的半导体装置1000的横截面图。在图2J中所展示的实例中，可从透镜衬底110的底侧110y移除载体10。相应地，透镜衬底110的底侧110y和互连件115可暴露。可如相对于载体20所描述类似地移除载体10。
图2K展示在稍后制造阶段的半导体装置1000的横截面图。在图2K中所展示的实例中，可提供囊封剂170来覆盖透镜保护器160、透镜衬底110、130或150，以及间隔件衬底120或140。在一些实例中，可使囊封剂170与透镜保护器160的顶侧160x和横向侧接触。在一些实例中，可使囊封剂170与透镜衬底110、130或150的横向侧以及间隔件衬底120或140的外部横向侧接触。在一些实例中，可使囊封剂170与粘合剂161的横向侧以及底部填充物127、137、147或157的横向侧接触。透镜151a可保持从囊封剂170暴露。在一些实例中，囊封剂170可接触透镜衬底110、130或150的横向侧以及间隔件衬底120或140的电介质壁121或141。在一些实例中，囊封剂170可设置在透镜衬底150的横向侧上方以及间隔件衬底140的电介质壁141或间隔件衬底120的电介质壁121上方。
在一些实例中，囊封剂170可包括或被称作环氧模制化合物、环氧模制树脂或电介质囊封剂。在一些实例中，囊封剂170可由不透明材料制成。在一些实例中，囊封剂170可包括有机树脂、无机填料、固化剂、催化剂、偶联剂、着色剂或阻燃剂。在一些实例中，囊封剂170可通过压缩模制工艺、转移模制工艺、液相囊封剂模制工艺、真空层压工艺、膏体印刷工艺，或膜辅助模制工艺来提供。囊封剂170可具有约10μm到约100mm范围内的厚度。可提供囊封剂170来覆盖透镜保护器160、透镜衬底110、130或150和间隔件衬底120或140，以保护透镜保护器160、透镜衬底110、130或150和间隔件衬底120或140免受外部元件或环境暴露的影响。
可提供囊封剂170以限定透镜单元100。透镜单元100可包括透镜衬底110、130或150、间隔件衬底120或140、透镜保护器160和囊封剂170。透镜单元100可通过图2A到2K中展示的制造方法制造。
图2L展示在稍后制造阶段的半导体装置1000的横截面图。在图2L中所展示的实例中，透镜单元100的互连件115可耦合到基座单元200的基座顶部端子250，且可使基座单元200与透镜衬底110耦合。透镜单元100可堆叠于基座单元200上。
在一些实例中，透镜单元100可由拾取与放置设备拾取且接着放置在基座单元200的基座顶部端子250上。接下来，透镜单元100可使用批量回焊工艺、热压缩工艺或激光辅助接合工艺连接到基座单元200。当互连件115连接到基座顶部端子250时，透镜单元100可在基座单元200上自动对准。相应地，电子组件220可以与透镜111a对准。因为互连件115可将透镜单元100耦合到基座单元200，所以互连件115可被称作基座互连件。基座单元200可包括基座衬底210、电子组件220、囊封剂230、垂直互连件240、基座顶部端子250、盖子260或基座底部端子270。
基座衬底210可包括具有一个或多个电介质层的电介质结构211，以及具有在电介质结构211的所述一个或多个电介质层上或穿过所述一个或多个电介质层的多个导电路径、层或图案的导电结构212。电介质结构211的顶侧和底侧可沿着基座衬底210的顶侧210x或底侧210y。导电结构212可包括顶侧210x和底侧210y之间的导电路径212a，其中导电衬垫212b和212c设置在基座衬底210的顶侧210x或底侧210y处。在一些实例中，互连件115可与透镜底部端子114和囊封剂顶部端子250耦合。在一些实例中，盖子260可在电子组件220上方，或电子组件220和透镜111a之间。在一些实例中，透镜衬底110、130或150或者透镜111a、131a或151a可在基座单元200上方。基座单元200可包括再分布层(RDL)基座衬底210，或可包括预成型基座衬底210。
在一些实例中，电介质结构211可包括或被称作一个或多个电介质、焊料掩模、芯体或预浸体层。在一些实例中，电介质结构211可包括环氧树脂、酚醛树脂、纤维环氧树脂、聚酰亚胺、聚酯、环氧模制化合物或陶瓷。
在一些实例中，导电结构212可包括或被称作一个或多个导电层、迹线、衬垫、端子、UBM或通孔。在一些实例中，导电结构212可包括铜、铁、镍、金、银、钯或锡。
在一些实例中，基座衬底210可包括或被称作印刷电路板、腔衬底、多层衬底、贯穿孔衬底、刚性衬底、柔性衬底、玻璃环氧树脂衬底、聚酰亚胺衬底、聚酯衬底、模制衬底、陶瓷衬底、蚀箔处理衬底、加成工艺衬底、堆积衬底或预模制引线框。在一些实例中，基座衬底210可具有约1μm到约100mm范围内的厚度。
在一些实例中，基座衬底210可包括再分布层(“RDL”)衬底。RDL衬底可包括(a)可以在其中RDL衬底将电耦合的电子装置上方逐层形成或(b)可以在载体上方逐层形成且可在电子装置和RDL衬底耦合在一起之后完全移除或至少部分移除的一个或多个导电再分布层以及一个或多个电介质。RDL衬底可以在圆形晶片上以晶片级工艺逐层制造为晶片级衬底，或在矩形或正方形面板载体上以面板级工艺逐层制造为面板级衬底。RDL衬底可以以加成堆积工艺形成，且可包含一个或多个电介质与一个或多个导电层交替堆叠并限定相应导电再分布图案或迹线，所述导电再分布图案或迹线被配置成共同(a)将电迹线扇出电子装置的占用空间外，或(b)将电迹线扇入电子装置的占用空间内。可使用例如电镀工艺或无电镀敷工艺等镀敷工艺来形成导电图案。导电图案可包括例如铜或其它可镀敷金属等导电材料。可以使用例如光刻工艺等光图案化工艺和用于形成光刻掩模的光致抗蚀剂材料来制作导电图案的位置。RDL衬底的电介质可利用光图案化工艺图案化，且可包含光刻掩模，光穿过所述光刻掩模暴露以对例如电介质中的通孔等所要特征进行光图案化。电介质可以由例如聚酰亚胺(PI)、苯并环丁烯(BCB)或聚苯并恶唑(PBO)等光可限定的有机电介质材料制成。此类电介质材料可以液体形式旋涂或以其它方式涂覆，而非作为预成型膜附接。为了准许所要光限定特征适当地形成，此类光可限定的电介质材料可省略结构增强剂，或可以是无填料的，而无可能干扰来自光图案化工艺的光的股线、织造物或其它粒子。在一些实例中，无填料电介质材料的此类无填料特性可允许所得电介质的厚度减小。尽管上文描述的光可限定的电介质材料可以是有机材料，但是在其它实例中，RDL衬底的电介质材料可以包括一个或多个无机电介质。一个或多个无机电介质的一些实例可以包括氮化硅(Si3N4)、氧化硅(SiO2)，或氮氧化硅(SiON)。一个或多个无机电介质可以不是通过使用光限定的有机电介质材料而是通过使用氧化或氮化工艺生长无机电介质而形成。此类无机电介质可以是无填料的，并且无股线、织造物或其它相异的无机粒子。在一些实例中，RDL衬底可以省略永久性芯体结构或载体，例如包括双马来酰亚胺三嗪(BT)或FR4的电介质材料，并且这些类型的RDL衬底可以称为无芯衬底。本公开中的其它衬底也可以包括RDL衬底。
在一些实例中，基座衬底210可以是预成型衬底。预成型衬底可在附接到电子装置之前制造，且可包括在相应导电层之间的电介质。导电层可以包括铜，并且可以使用电镀工艺形成。电介质可以是相对较厚的非光可限定层，且可作为预成型膜而不是作为液体附接，并且可以包含具有用于刚性和/或结构支撑的例如股线、织造物或其它无机粒子等填料的树脂。由于电介质是非光可限定的，因此可以通过使用钻孔或激光来形成例如通孔或开口等特征。在一些实例中，电介质可以包括预浸体材料或味之素堆积膜(Ajinomoto BuildupFilm，ABF)。预成型衬底可包含永久性芯体结构或载体，例如包括双马来酰亚胺三嗪(BT)或FR4的电介质材料，且电介质和导电层可形成于永久性芯体结构上。在其它实例中，预成型衬底可以是无芯衬底并且省略永久性芯体结构，且电介质和导电层可形成于牺牲载体上且在形成电介质和导电层之后且在附接到电子装置之前移除。预成型衬底可以称为印刷电路板(PCB)或层压衬底。此类预成型衬底可通过半加成工艺或修改后的半加成工艺来形成。本公开中的其它衬底也可以包括预成型衬底。
电子组件220可具有使用粘合剂接合到基座衬底210的顶侧210x的底侧，以及设置在电子组件220的顶侧处且在基座衬底210的顶侧210x处经由内部互连件222耦合到导电衬垫212b的端子221。电子组件220的顶侧可包括电耦合到端子221的接口元件223。在一些实例中，接口元件223可包括或被称作光学传感器或光学发射极。在一些实例中，电子组件220的接口元件223可感测或发射辐射，例如可见或不可见的光，穿过盖子260以及透镜单元100的透镜111a、131a和151a。
电子组件220的端子221可以是电子组件220的输入/输出端子。尽管端子221展示为在线接合配置中朝向上，但在一些实例中，端子221可在倒装芯片配置中朝向下。在一些实例中，端子221可包括或被称作裸片衬垫、接合衬垫，或凸块。在一些实例中，电子组件220的内部互连件222可包括或被称作电线或凸块。在一些实例中，内部互连件222可以包括金、铝或铜。电子组件220可经由内部互连件222和基座衬底210的导电结构212耦合到基座底部端子270。在一些实例中，电子组件220可包括或被称作裸片、芯片、封装、传感器或发射极。电子组件220可具有约100μm到约100mm范围内的宽度，和约1μm到约10mm范围内的厚度。
可提供囊封剂230来覆盖电子组件220和基座衬底210的顶侧210x。可使囊封剂230与电子组件220的侧部接触，且还可使其与端子221和内部互连件222接触。可使囊封剂230与基座衬底210的顶侧210x接触。囊封剂230可包括在电子组件220的顶侧处暴露接口元件223的腔231。囊封剂230可在对应特征、元件、材料或构形方面类似于囊封剂170。囊封剂230可具有约1μm到约1,000μm范围内的厚度。
垂直互连件240可在囊封剂230的顶侧230x和底侧230y处暴露，且可与基座衬底210的导电衬垫212b耦合。在一些实例中，垂直互连件240可在对应特征、元件、材料或构形方面类似于通孔112、122或142。在一些实例中，垂直互连件240可使用电镀、无电镀敷、溅镀、线接合、PVD、CVD、MOCVD、ALD、LPCVD或PECVD提供。在一些实例中，垂直互连件240可包括或被称作支柱、柱、通孔或垂直电线。垂直互连件240可具有约1μm到约10mm范围内的厚度，和类似于囊封剂230的高度。
基座顶部端子250可耦合到囊封剂230的顶侧230x处暴露的垂直互连件240。基座顶部端子250可包括或被称作衬垫、凸块下金属层(UBM)，或垂直互连件240的顶侧。在一些实例中，基座顶部端子250可在对应特征、元件、材料或构形方面类似于透镜端子113或114或者间隔件端子123或124。
盖子260可使用盖子密封件或粘合剂邻近于囊封剂230的顶侧230x而接合。在一些实例中，囊封剂230可包括到顶侧230x中的突出部，且突出部可支撑盖子260的周界。在一些实例中，盖子260的底侧可低于囊封剂230的顶侧230x延伸。盖子260可由拾取与放置设备放置在囊封剂230上，其中电子组件220的接口元件223可定位在盖子260下方。盖子260可通过囊封剂230与电子组件220的接口元件223分离。在一些实例中，盖子260可包括或被称作半透明(不论完全透明还是部分透明)可渗透或玻璃材料。盖子260可具有约1μm到约10mm范围内的厚度。
基座底部端子270可耦合到基座衬底210的导电衬垫212c。基座底部端子270可经由基座衬底210和内部互连件222耦合到电子组件220。在一些实例中，基座底部端子270可在对应特征、元件、材料或构形方面类似于互连件115。在一些实例中，基座底部端子270可被称为半导体装置1000的外部输入/输出端子。
图2M展示在稍后制造阶段的半导体装置1000的横截面图。在图2M中所展示的实例中，底部填充物180可设置于基座单元200和透镜单元100之间，例如基座单元200和透镜衬底110之间。在一些实例中，底部填充物180可注入或吸收到基座单元200的顶侧和透镜单元100的底侧之间的间隙中，且接着固化。底部填充物180可定位于基座单元200的囊封剂230的顶侧230x和透镜衬底110的底侧110y之间。在一些实例中，底部填充物180可在盖子260和透镜衬底110之间限定与透镜110a和接口元件223对准的腔。底部填充物180展示为延伸以接触盖子260的周界，但在一些实例中，底部填充物180不必延伸而到达盖子260。透镜衬底110的透镜110a的底侧和盖子260的顶侧可朝向彼此。底部填充物180可防止透镜单元100归因于物理或化学震动而与基座单元200断开电连接。在一些实例中，底部填充物180可类似于底部填充物127。
在一些实例中，透镜衬底150可在间隔件衬底140上方，间隔件衬底140可在透镜衬底130上方，透镜衬底130可在间隔件衬底120上方，且间隔件衬底120可在透镜衬底110上方，以提供透镜131a上方的透镜151a，以及透镜111a上方的透镜131a。透镜111a可在电子组件220的接口元件223上方或与所述接口元件对准。在一些实例中，透镜111a、131a或151a可彼此对准，且还可与电子组件220的接口元件223对准。
图3展示实例半导体装置2000的横截面图。在图3所示的实例中，半导体装置2000可包括透镜单元300和基座单元200。透镜单元300可包括透镜衬底110、330或350、间隔件衬底120或140、透镜保护器160、囊封剂170，以及底部填充物180。透镜衬底330或350可包括电介质331或351、通孔132或152、透镜顶部端子133或153、透镜底部端子134或154，或者互连件135或155。电介质331或351可包括或耦合到透镜331a或351a。
半导体装置2000可在对应特征、元件、材料或构形方面类似于半导体装置1000。举例来说，透镜单元300可类似于如图2A到图2K中所描述的透镜单元100，且可包括透镜单元300的透镜331a或351a。
透镜111a、331a和351a是被示出以强调透镜单元300的不同透镜(比如，透镜单元100的透镜)可具有不同光学特性的示例性透镜。举例来说，透镜单元300的透镜331a可具有比透镜111a小的宽度。透镜131a可以是成形为从透镜衬底110突出的凸透镜，且透镜331a可以是成形为凹入到透镜衬底330中的凹透镜。透镜531a可具有比透镜331a小的宽度。此透镜单元300的透镜111a、331a和531a可具有以各种方式变化的宽度和形状。
本公开包含对某些实例的参考。然而，所属领域的技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下可以进行各种改变且可以取代等效物。另外，在不脱离本公开的范围的情况下可对所公开的实例作出修改。因此，希望本公开不限于所公开的实例，而是本公开将包含属于所附权利要求书的范围内的所有实例。

Claims (20)

1.一种半导体装置，其特征在于，包括：
间隔件衬底，其包括：
间隔件电介质；
间隔件顶部端子，其在所述间隔件衬底的顶侧上；
间隔件底部端子，其在所述间隔件衬底的底侧上；以及
间隔件通孔，其在所述间隔件电介质中且与所述间隔件顶部端子和所述间隔件底部端子耦合；
第一透镜衬底，其在所述第一间隔件衬底上方，所述第一透镜衬底包括：
第一透镜电介质；
第一透镜；
第一透镜顶部端子，其在所述第一透镜电介质的顶侧上；
第一透镜底部端子，其在所述第一透镜电介质的底侧上；以及
第一透镜通孔，其在所述第一透镜电介质中且与所述第一透镜顶部端子和所述第一透镜底部端子耦合；
透镜保护器，其在所述第一透镜电介质上方邻近于所述第一透镜；以及
第一互连件，其与所述间隔件顶部端子和所述第一透镜底部端子耦合。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第一透镜和所述第一透镜电介质包括相同材料。
3.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第一透镜和所述第一透镜电介质包括不同材料。
4.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，进一步包括接触所述第一透镜衬底的横向侧和所述间隔件衬底的电介质壁的囊封剂。
5.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，进一步包括：
第二透镜衬底，其中所述间隔件衬底在所述第二透镜衬底上方，所述第二透镜衬底包括：
第二透镜电介质；
第二透镜，其在所述第二透镜电介质上方；
第二透镜顶部端子，其在所述第二透镜电介质的顶侧上；
第二透镜底部端子，其在所述第二透镜电介质的底侧上；以及
第二透镜通孔，其在所述第二透镜电介质中且与所述第二透镜顶部端子和所述第二透镜底部端子耦合；以及
第二互连件，其与所述第二透镜顶部端子和所述衬底底部端子耦合。
6.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，进一步包括：
基座衬底，其中所述第一透镜衬底在所述基座衬底上方，所述基座衬底包括：
电介质结构；
导电结构，其在所述电介质结构中；以及
电子组件，其在所述电介质结构上方，其中所述电子组件与所述导电结构电耦合。
7.根据权利要求6所述的半导体装置，其特征在于，进一步包括：
基座囊封剂，其在所述电介质结构上方且接触所述电子组件的横向侧；
囊封剂顶部端子，其在所述囊封剂的顶侧上；以及
囊封剂通孔，其在所述囊封剂中，与所述囊封剂顶部端子耦合；以及
第二互连件，其与所述间隔件底部端子和所述囊封剂顶部端子耦合。
8.根据权利要求6所述的半导体装置，其特征在于，进一步包括在所述电子组件上方在所述电子组件和所述第一透镜之间的盖子。
9.一种半导体装置，其特征在于，包括：
第一透镜衬底，其包括：
第一透镜电介质；
第一透镜，其在所述第一透镜电介质上方；以及
透镜顶部端子，其在所述第一透镜电介质的顶侧上；
间隔件衬底，其在所述第一透镜衬底上方，所述间隔件衬底包括：
间隔件电介质；
间隔件顶部端子；以及
间隔件底部端子；
第二透镜衬底，其在所述间隔件衬底上方，所述第二透镜衬底包括：
第二透镜电介质；
第二透镜，其在所述第二透镜电介质上方；以及
透镜底部端子，其在所述第二透镜电介质的底侧上；
第一互连件，其与所述透镜顶部端子和所述间隔件底部端子耦合；以及
第二互连件，其与所述间隔件顶部端子和所述透镜底部端子耦合；
其中所述第一透镜具有第一光学特性，且所述第二透镜具有不同于所述第一光学特性的第二光学特性。
10.根据权利要求9所述的半导体装置，其特征在于，进一步包括囊封剂，所述囊封剂接触所述第一透镜衬底的横向侧、所述第二透镜衬底的横向侧，以及所述间隔件衬底的电介质壁。
11.根据权利要求9所述的半导体装置，其特征在于，进一步包括在所述第二透镜衬底的顶侧上且邻近于所述第二透镜的透镜保护器。
12.根据权利要求11所述的半导体装置，其特征在于，进一步包括接触所述透镜保护器的顶侧的囊封剂。
13.根据权利要求9所述的半导体装置，其特征在于，进一步包括：
基座单元，其中所述第一透镜衬底在所述基座单元上方，所述基座单元包括在所述基座单元的顶侧上的基座顶部端子；以及
第三互连件，其与所述基座顶部端子以及所述第一透镜电介质的底侧上的第一透镜衬底底部端子耦合。
14.根据权利要求13所述的半导体装置，其特征在于，所述基座单元包括再分布层RDL衬底。
15.根据权利要求13所述的半导体装置，其特征在于，所述基座单元包括预成型衬底。
16.根据权利要求13所述的半导体装置，其特征在于，进一步包括在所述基座单元和所述第一透镜衬底之间的底部填充物。
17.一种制造半导体装置的方法，其特征在于，包括：
提供具有第一透镜的第一透镜衬底；
提供朝向所述第一透镜衬底的第一间隔件衬底；以及
利用第一互连件耦合所述第一透镜衬底和所述第一间隔件衬底；
其中：
所述第一透镜衬底包括第一透镜通孔和耦合到所述第一透镜通孔的第一透镜端子；
所述第一间隔件衬底包括第一间隔件通孔和耦合到所述第一间隔件通孔的第一间隔件端子；以及
所述第一互连件使所述第一透镜端子与所述第一间隔件端子耦合。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，进一步包括在所述第一透镜衬底的横向侧上方以及所述第一间隔件衬底的电介质壁上方提供囊封剂。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，进一步包括：
提供具有电子组件的基座单元；
利用基座互连件耦合所述基座单元和所述第一透镜衬底；
其中利用所述基座互连件的所述耦合使所述电子组件与所述第一透镜对准。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，进一步包括：
在所述基座单元和所述第一透镜衬底之间提供底部填充物。
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